Efeito prebiótico de xilo-oligossacarídeos produzidos a partir da hemicelulose de bagaço de cana-de-açúcar utilizando extração alcalina e hidrólise de xilanases fúngicas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Evaluation of elephant grass silage with the addition of cassava scrapings

The objective of this experiment was to evaluate the effects of adding cassava scrapings on gas and effluent losses, dry matter recovery, pH, contents of N-NH3, organic acids and volatile fatty acids and the bromatological composition of elephant grass silages. It was used a randomized complete design, with four levels of cassava scrapings (0, 7, 15 or 30% natural matter) each one with four replications per level. The grass was cut at 50 days of regrowth and ensiled in 15-L silos, equipped with a Bunsen valve to allow gas outflow. The gas losses decreased quadratically with the addition of cassava scrapings, whereas effluent losses decreased linearly. Dry matter recovery increased quadratically with the addition of cassava scrapings. Dry matter (DM) concentration increased but crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and hemicellulose (HEM) decreased linearly with the addition of cassava scrapings. The pH value and lactic acid concentration increased quadratically with the addition of cassava scrapings. Contents of N-NH3 and butyric acid decreased quadratically with the addition of cassava scrapings, whereas acetic acid content decreased linearly. Addition of cassava scrapings reduced gas and effluent losses and improved the fermentation profile of elephant grass silages and the level of 7% already ensures this improvement.

Produção de bioetanol a partir de um resíduo orgânico proveniente da central de compostagem da LIPOR

Mestrado em Engenharia Química

Produção de álcool etílico utilizando como matérias primas resíduos florestais e agrícolas

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Bioenergia

Contribuição para o desenvolvimento de modelo cinético de compostagem

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Sanitária,na Especialidade em Sistemas de Tratamento, pela Universidade Nova de Lisboa,Faculdade de Ciências e Tecnologia

Simulação de um processo de pirólise rápida de biomassa

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Optimização Energética na Indústria Química

Valorização da Drêche Cervejeira: Fermentação de Pentoses

O presente trabalho tem como objetivo a otimização da etapa de fermentação dos açúcares obtidos a partir da drêche cervejeira para produção do bioetanol através da utilização das leveduras Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NCYC 2791 como agentes fermentativos. O meio de cultura usado para manter as culturas destas leveduras foi Yeast Extract Peptone Dextrose (YEPD). O principal propósito deste trabalho foi o de encontrar alternativas aos combustíveis fósseis, pautando-se por soluções inofensivas para o meio ambiente e sustentáveis. Assim, o trabalho está dividido em quatro etapas: 1) caraterização química e biológica da drêche; 2) pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática para primeiramente quebrar as moléculas de lenhina que envolvem os polímeros de celulose e hemicelulose e em seguida romper as ligações poliméricas destas macromoléculas por ação enzimática e transforma-las em açúcares simples, respetivamente, obtendo-se então a glucose, a maltose, a xilose e a arabinose; e, por último, 3) otimização da etapa de fermentação da glucose, maltose e das pentoses que constitui a condição essencial para se chegar à síntese do bioetanol de um modo eficiente e sustentável e 4) a recuperação do bioetanol produzido por destilação fracionada. A quantificação dos açúcares libertados no processo foi feita recorrendo a análises por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Neste estudo foram identificados e quantificados cinco açúcares: Arabinose, Glucose, Maltose, Ribose e Xilose. Na etapa de pré-tratamento e hidrólise enzimática foram usados os ácidos clorídrico (HCl) e nítrico (HNO3) com a concentração de 1% (m/m), e as enzimas Glucanex 100g e Ultraflo L. Foram testadas seis condições de pré-tratamento e hidrólise enzimática, alterando os parâmetros tempo de contacto e razão enzimas/massa de drêche, respetivamente, e mantendo a temperatura (50 ºC), velocidade de agitação (75 rpm) e concentração dos ácidos (1% (m/m)). No processamento de 25 g de drêche seca com 0,5 g de Glucanex, 0,5 mL de Ultraflo e um tempo de reação de 60 minutos para as enzimas foi obtida uma eficiência de 15%, em hidrolisado com 6% da celulose. Realizou-se a fermentação do hidrolisado resultante do pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática de drêche cervejeira e de meios sintéticos preparados com os açúcares puros, usando as duas estirpes selecionadas para este estudo: Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NYCY 2791. As eficiências de fermentação dos açúcares nos meios sintéticos foram superiores a 80% para ambas as leveduras. No entanto, as eficiências de fermentação do hidrolisado da drêche foram de 45,10% pela Pichia stipitis e de 36,58 para Kluyveromyces marxianus, para um tempo de fermentação de 72 horas e à temperatura de 30 °C. O rendimento teórico em álcool no hidrolisado da drêche é de 0,27 g/g, três vezes maior do que o real (0,0856 g/g), para Pichia stipitis e de 0,19 g/g seis vezes maior do que o real (0,0308 g/g), para a Kluyveromyces marxianus.

Valorização da Drêche Cervejeira: Fermentação de Pentoses

O presente trabalho tem como objetivo a otimização da etapa de fermentação dos açúcares obtidos a partir da drêche cervejeira para produção do bioetanol através da utilização das leveduras Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NCYC 2791 como agentes fermentativos. O meio de cultura usado para manter as culturas destas leveduras foi Yeast Extract Peptone Dextrose (YEPD). O principal propósito deste trabalho foi o de encontrar alternativas aos combustíveis fósseis, pautando-se por soluções inofensivas para o meio ambiente e sustentáveis. Assim, o trabalho está dividido em quatro etapas: 1) caraterização química e biológica da drêche; 2) pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática para primeiramente quebrar as moléculas de lenhina que envolvem os polímeros de celulose e hemicelulose e em seguida romper as ligações poliméricas destas macromoléculas por ação enzimática e transforma-las em açúcares simples, respetivamente, obtendo-se então a glucose, a maltose, a xilose e a arabinose; e, por último, 3) otimização da etapa de fermentação da glucose, maltose e das pentoses que constitui a condição essencial para se chegar à síntese do bioetanol de um modo eficiente e sustentável e 4) a recuperação do bioetanol produzido por destilação fracionada. A quantificação dos açúcares libertados no processo foi feita recorrendo a análises por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Neste estudo foram identificados e quantificados cinco açúcares: Arabinose, Glucose, Maltose, Ribose e Xilose. Na etapa de pré-tratamento e hidrólise enzimática foram usados os ácidos clorídrico (HCl) e nítrico (HNO3) com a concentração de 1% (m/m), e as enzimas Glucanex 100g e Ultraflo L. Foram testadas seis condições de pré-tratamento e hidrólise enzimática, alterando os parâmetros tempo de contacto e razão enzimas/massa de drêche, respetivamente, e mantendo a temperatura (50 ºC), velocidade de agitação (75 rpm) e concentração dos ácidos (1% (m/m)). No processamento de 25 g de drêche seca com 0,5 g de Glucanex, 0,5 mL de Ultraflo e um tempo de reação de 60 minutos para as enzimas foi obtida uma eficiência de 15%, em hidrolisado com 6% da celulose. Realizou-se a fermentação do hidrolisado resultante do pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática de drêche cervejeira e de meios sintéticos preparados com os açúcares puros, usando as duas estirpes selecionadas para este estudo: Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NYCY 2791. As eficiências de fermentação dos açúcares nos meios sintéticos foram superiores a 80% para ambas as leveduras. No entanto, as eficiências de fermentação do hidrolisado da drêche foram de 45,10% Valorização da Drêche Cervejeira: Fermentação de Pentoses pela Pichia stipitis e de 36,58 para Kluyveromyces marxianus, para um tempo de fermentação de 72 horas e à temperatura de 30 °C. O rendimento teórico em álcool no hidrolisado da drêche é de 0,27 g/g, três vezes maior do que o real (0,0856 g/g), para Pichia stipitis e de 0,19 g/g seis vezes maior do que o real (0,0308 g/g), para a Kluyveromyces marxianus.

Qualidade da matéria orgânica e estoques de carbono e nitrogênio em Latossolo tratado com biossólido e cultivado com eucalipto

O objetivo deste estudo foi determinar o efeito da aplicação de doses de um biossólido alcalino nos estoques de C e N, bem como na qualidade da matéria orgânica (MO) de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico cultivado com eucalipto, após cinco anos da aplicação do resíduo. O trabalho foi desenvolvido em área pertencente à Estação Experimental da ESALQ/USP, no município de Itatinga, Estado de São Paulo. Em março de 1998, após corte de uma plantação de Eucalyptus grandis com sete anos de idade e novo plantio, com a mesma espécie, no sistema de cultivo mínimo, foi iniciado o experimento. Quatro meses depois, foi aplicado o biossólido digerido anaeróbio, com umidade original, sobre a superfície do solo, nas entrelinhas da cultura e sem posterior incorporação. Cinco tratamentos foram avaliados: (a) controle; (b) fertilização mineral com N, P, K, B e Zn (Fert. Mineral); (c) 10 t ha-1 de biossólido + K (10 t ha-1 + K); (d) 20 t ha-1 de biossólido + K (20 t ha-1 + K); e (e) 40 t ha-1 de biossólido + K (40 t ha-1 + K). Amostras de solo das camadas de 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-60 cm foram coletadas em setembro de 2003, cerca de cinco anos após a aplicação do resíduo. Para todas as profundidades foram determinados os teores totais de C e N e a densidade do solo. Nas amostras coletadas até 20 cm de profundidade, foram feitas também determinações de pH, frações de carbono orgânico (CO) por graus de oxidação, teores de açúcares solúveis, proteína bruta, lipídeos, hemicelulose, celulose e lignina, CTC potencial (a pH 7,0) e CTC efetiva (ao pH natural). Após cinco anos da aplicação do biossólido, não foram observadas diferenças entre os tratamentos, para os teores totais e estoques de C e N, densidade e frações do CO. Os estoques médios de C foram iguais a 26,52; 7,96; 10,31; 12,88; e 31,19 t ha-1; e de N iguais a 0,97; 0,39; 0,99; 0,63; e 0,34 t ha-1, respectivamente, para as camadas de 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-60 cm. Cerca de 50 % do total de CO esteve presente no compartimento denominado lábil, comportamento típico de áreas com espécies e, ou, manejo que favorecem o retorno de resíduos vegetais ao solo. Dos compostos orgânicos determinados, somente a lignina mostrou alteração de acordo com os tratamentos. Os tratamentos 40 t ha-1 + K e Fert. Mineral apresentaram a MO do solo na camada de 0-5 cm mais enriquecida com lignina, em comparação aos demais, sendo esse efeito atribuído à maior deposição de folhas nesses dois tratamentos e à natureza recalcitrante da lignina. Os resultados de CTC não evidenciaram efeitos dos tratamentos na qualidade da MO, pelo menos no que se refere a esta propriedade. A CTC (pH natural) mostrou-se mais dependente dos valores de pH do solo do que dos teores de C.

Decomposição e liberação de nutrientes acumulados em leguminosas herbáceas perenes consorciadas com bananeira

A avaliação da decomposição dos resíduos vegetais adicionados ao solo pelas plantas de cobertura permite melhor compreensão do fornecimento de nutrientes para as culturas de interesse comercial. O presente estudo foi realizado no campo com o objetivo de avaliar a decomposição e a liberação de nutrientes pela parte aérea de leguminosas herbáceas perenes. Os tratamentos consistiram de diferentes plantas de cobertura do solo consorciadas com bananeira: amendoim forrageiro (Arachis pintoi Krapov. & W.C. Gregory), cudzu tropical (Pueraria phaseoloides (Roxb.) Benth.), siratro (Macroptilium atropurpureum (Sessé & Moc. ex DC.) Urb.) e vegetação espontânea com predomínio de capim-colonião (Panicum maximum Jacq.). Essas espécies foram cortadas na estação seca (abril de 1997) e na estação chuvosa (janeiro de 1998). Após cada corte, amostras da parte aérea foram acondicionadas em sacos de tela ("litterbags") distribuídos na superfície das parcelas. A decomposição da matéria seca e a liberação de nutrientes foram monitoradas por meio de coletas dos resíduos contidos nos sacos de tela, realizadas 5, 10, 15, 30, 60, 90, 120 e 150 dias após o corte das plantas de cobertura. Os resíduos de amendoim forrageiro apresentaram maior velocidade de decomposição, enquanto a vegetação espontânea mostrou um comportamento mais lento. As constantes de decomposição diminuíram e os tempos de meia-vida aumentaram na estação seca. Houve rápida liberação de N, Ca e Mg pelas leguminosas, enquanto a vegetação espontânea apresentou o mesmo comportamento para P. Com relação à composição química dos resíduos, os teores de celulose e hemicelulose mostraram-se correlacionados com as perdas de matéria seca. As liberações de N foram correlacionadas com os teores de C e hemicelulose. Os dados indicam o potencial das leguminosas herbáceas perenes na liberação de nutrientes, com destaque para cudzu tropical e siratro.

Composição lignocelulósica e isótopica da vegetação e da matéria orgânica do solo de uma turfeira tropical: I - composição florística, fitomassa e acúmulo de carbono

A matéria orgânica do solo (MOS) é um dos grandes reservatórios de carbono (C) da Terra e constitui um dos principais componentes do ciclo do C. Turfeiras, ambientes acumuladores de MOS, são produto da decomposição de vegetais, que se desenvolvem e se acumulam em ambientes saturados com água, sendo o estádio inicial da sequência de carbonificação. A fitomassa participa de forma marcante no ciclo global do C, armazenando em torno de 85 % de todo o C terrestre acima do solo. O tecido vegetal é composto principalmente por lignina, celulose e hemicelulose, constituindo até 85 % da biomassa seca. As plantas discriminam C de forma diferenciada, em razão de seu ciclo fotossintético (C3, C4 e CAM). As turfeiras da Serra do Espinhaço Meridional (SdEM-MG) são colonizadas por vegetação de Campo Limpo Úmido (CLU) e de Floresta Estacional Semidecidual (FES), onde ocorrem espécies dos ciclos fotossintéticos C3 e C4. Este trabalho objetivou avaliar a contribuição dessas duas fitofisionomias para o acúmulo de MOS, por meio da avaliação da fitomassa e da composição lignocelulósica e isotópica da vegetação e da MOS. A turfeira estudada localiza-se na SdEM e ocupa 81,75 ha. Para a estimativa da fitomassa do CLU e da FES, foram marcadas três parcelas de 0,5 x 0,5 m em cada fitofisionomia, onde todos os indivíduos da parcela foram cortados e armazenados. Para as análises isotópicas e lignocelulósicas da vegetação, identificaram-se as espécies dominantes em cada fitofisionomia. Amostras de solo foram coletadas em três locais representativos sob cada fitofisionomia, a cada 5 cm de profundidade, até 50 cm. Foram extraídas a celulose e a lignina das folhas das 15 espécies dominantes e das 60 amostras de turfeira para quantificação e determinação dos valores de δ13C e δ15N. Para datação da MOS, o 14C foi determinado em três profundidades, sob o CLU e a FES. A produção da fitomassa da FES foi muito superior à produção da do CLU. Os sinais isotópicos e a composição lignocelulósica da vegetação e da matéria orgânica do solo evidenciaram que a turfeira foi formada pela deposição de matéria orgânica da vegetação que a coloniza. O crescimento vertical e a taxa de acúmulo de C foram muito mais elevados sob a FES do que sob o CLU.

Decomposição e liberação de nutrientes da palhada de cana-de-açúcar em campo

Avaliou-se a decomposição e liberação de nutrientes da palhada de cana-de-açúcar colhida mecanicamente sem prévia despalha a fogo. A palhada foi amostrada logo após a colheita da cana, em agosto de 1996, e antes da colheita seguinte, realizada em agosto de 1997. Após um ano de permanência da palhada no campo, verificou-se uma redução de massa de aproximadamente 20%, originária, em sua maior parte, do conteúdo celular e da hemicelulose. Dos carboidratos estruturais, somente a hemicelulose apresentou decomposição. A porcentagem de liberação dos nutrientes K, Ca e Mg, em relação ao total contido na palhada foi de 85, 44 e 39%, respectivamente. A mineralização do N da palhada foi pouco expressiva (18%), o que resultou em diferença estatisticamente não-significativa entre os conteúdos de N da palhada recém colhida e da remanescente.

Valor nutritivo do bagaço de cana-de-açúcar amonizado com quatro doses de uréia

O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição químico-bromatológica e a digestibilidade in vitro do bagaço de cana-de-açúcar, submetido à amonização com uréia. Os tratamentos constaram de quatro doses de uréia, adicionadas ao bagaço de cana-de-açúcar, e adição de 1,2% de soja como fonte de urease. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado. O bagaço foi armazenado em silos de PVC com capacidade para 5,3 L, que foram abertos depois de 110 dias de amonização. Com a adição das doses de uréia ao bagaço, houve aumento linear nos teores de proteína bruta. Os teores de fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido, hemicelulose, celulose, lignina e carboidratos totais diminuíram, enquanto os teores de nitrogênio insolúvel em detergente ácido, nitrogênio insolúvel em detergente neutro, carboidratos não fibrosos, nitrogênio amoniacal e pH aumentaram, significativamente, com a adição de uréia. Nas doses avaliadas, a uréia adicionada ao bagaço promove aumento no conteúdo dos compostos nitrogenados, diminuição dos componentes fibrosos e aumenta a digestibilidade in vitro da matéria seca. Estimada pela equação de regressão, a adição de 2,62% de uréia ao bagaço de cana fornece o teor mínimo de proteína bruta para o bom funcionamento do rúmen.

Consumo e digestibilidade de feno de baixa qualidade suplementado com nitrogênio não protéico em bovinos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de níveis de inclusão de nitrogênio não protéico, em suplementos fornecidos a tourinhos Hereford, com 17 meses e peso médio de 220 kg, alimentados com feno de tifton (Cynodon dactylon) ad libitum. Os tratamentos avaliados foram: feno + suplemento sem uréia; feno + suplemento com 0,28 g de uréia kg-1 PV0,75; feno + suplemento com 0,55 g de uréia kg-1 PV0,75; feno + suplemento com 0,83 g de uréia kg-1 PV0,75 e feno + suplemento com 1,11 g de uréia kg-1 PV0,75. O feno apresentou, na média, 3,86% de proteína bruta e 84,66% de fibra em detergente neutro. Não se constatou efeito da suplementação sobre a digestibilidade da matéria orgânica, matéria orgânica do feno, fibra em detergente neutro, celulose e hemicelulose; o consumo total desses itens respondeu quadraticamente à suplementação com níveis crescentes de nitrogênio não protéico. A suplementação não afetou a excreção fecal metabólica de matéria orgânica, o que sugere aumento na taxa de passagem (variação no consumo) e na taxa de digestão (digestibilidade constante). O consumo de matéria orgânica digestível apresentou comportamento quadrático com aumento dos níveis de uréia na dieta. Quando o nível de proteína degradável no rúmen foi equivalente a 8,1% da matéria orgânica digestível, a relação de consumo entre esses componentes foi otimizada.

Comportamento ingestivo de ovinos e digestibilidade aparente dos nutrientes de dietas contendo casca de soja

Dois experimentos foram realizados para avaliar os efeitos da substituição do feno de coastcross por casca de soja, sobre o comportamento ingestivo e sobre a digestibilidade dos nutrientes no trato digestório total de ovinos. No primeiro experimento, 48 borregas, com peso inicial médio de 23,1 kg e 124 dias de idade foram distribuídas em blocos completamente ao acaso. O tratamento controle foi composto por feno de coastcross e concentrado (50:50). Nos demais, a casca de soja substituiu o feno em 12,5, 25 e 37,5% da matéria seca (MS) da dieta. Tempos de ingestão e ruminação foram determinados a cada cinco minutos durante 24 horas. Houve efeito linear decrescente no comportamento ingestivo, à medida que se aumentou a casca de soja na dieta. No segundo experimento, quatro borregos foram distribuídos em quadrado latino 4x4 e submetidos aos mesmos tratamentos do primeiro experimento. Houve efeito linear crescente da casca de soja sobre o consumo e digestibilidade da MS, da matéria orgânica (MO), da fibra em detergente neutro (FDN) e da hemicelulose, e sobre o consumo da fibra em detergente ácido. A casca de soja possui menor quantidade de FDN fisicamente efetiva, em comparação à FDN de feno de coastcross e, ao ser adicionada em dietas para borregas até 37,5% da MS, aumenta a digestibilidade da MS e da MO.